一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統技術方案

本發明專利技術涉及一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統，主控制器通過內部數據總線通道分別與船速控制手操器、主邏輯控制器、BMS電池管理系統、螺旋槳驅動控制器相連；超級電容和動力鋰電池的耦合器用于實現超級電容組和動力鋰電池組提供能量，當船舶有動力需求需要提供瞬間能量時，由超級電容組提供瞬間輸出大功率的能量，當船舶有制動需求時，超級電容組將動能轉換成電能儲存，超級電容組和動力鋰電池組之間的能量不斷交互；超級電容組配有超級電容自動平衡系統，動力鋰電池組配有所述BMS電池管理系統。本發明專利技術滿足了船舶所需的動力和持續續航能力的需求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電動船
，特別是涉及一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統。
技術介紹
在世界范圍，隨著人們對燃油污染給空氣造成危害關注度的提升，新能源的開發和利用已經為世人所高度重視。尤其當人們意識到燃油在燃燒過程中對PM2.5造成的直接危害是相當巨大這一事實，更加關注新能源的利用和開發。隨著新能源技術的進一步發展和應用成果的推廣，燃油船的改造和能源替換過程已經被被人們所關注，但是，由于船舶本身所具有特殊的動力特性和要求，多年來一直沒能得到根本的創新性變化。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統，滿足了船舶所需的動力和持續續航能力的需求。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統，包括主控制器、船速控制手操器、主邏輯控制器、BMS電池管理系統、螺旋槳驅動控制器以及超級電容和動力鋰電池的耦合器，所述主控制器通過內部數據總線通道分別與船速控制手操器、主邏輯控制器、BMS電池管理系統、螺旋槳驅動控制器相連；所述超級電容和動力鋰電池的耦合器用于實現超級電容組和動力鋰電池組提供能量，當船舶有動力需求需要提供瞬間能量時，由所述超級電容組提供瞬間輸出大功率的能量，當船舶有制動需求時，超級電容組將動能轉換成電能儲存，超級電容組和動力鋰電池組之間的能量不斷交互；所述超級電容組配有超級電容自動平衡系統，所述動力鋰電池組配有所述BMS電池管理系統。所述主控制器包括DSP處理器、FPGA處理器和觸摸屏系統，所述DSP處理器采用雙板系統用于完成數據處理和命令傳遞，所述DSP處理器分別與FPGA處理器、觸摸屏系統、時鐘芯片和存儲器相連；所述FPGA處理器用于完成邏輯運行的調度和控制。所述主控制器的內部數據總線通道通過控制系統內部的數據輸入輸出模塊與船速控制手操器、主邏輯控制器和螺旋槳驅動控制器相連，通過數據通訊模塊與BMS電池管理系統相連。所述主控制器還通過內部數據總線通道與輔助控制信息傳輸器相連。所述主控制器還通過內部數據總線通道與船舶運動參數監測器相連。所述主控制器還通過內部數據總線通道與GPRS/GPS通信模塊相連。有益效果由于采用了上述的技術方案，本專利技術與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:本專利技術對不同功率需求、不同持續續航能力需求的船舶，只要配置相應的驅動電機、螺旋槳系統，驅動控制器以及不同電池能量(安時數)的電池，即能滿足其功能特征的需求。從船舶特種需求的角度而言，由于在本專利技術中開發了一款新型的、為船舶功能所需的開放性結構控制器，采用了模塊化結構理念以及開放CAN通訊形式，因此，當有新的功能模組需要進行添加的時候，利用結構的形式和CAN通訊線即能實現新的組合和功能擴充。本專利技術的控制器采用了 DSP數字控制器和FPGA構成了高速控制器裝置，在所配置的外部接口方面可以進行靈活多樣化的組合，這一結構模式的好處在于，當系統需要擴展功能時，通過模組的添加，即能完成新的組合要件的新構架。附圖說明圖1是本專利技術的主控制器與外部接口系統框圖；圖2是本專利技術的超級電容和動力鋰電池耦合部分原理圖。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本專利技術的實施方式涉及一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統，如圖1和圖2所示，包括主控制器、船速控制手操器8、主邏輯控制器9、BMS電池管理系統12、螺旋槳驅動控制器13和14以及超級電容和動力鋰電池的耦合器，所述主控制器通過內部數據總線通道5分別與船速控制手操器8、主邏輯控制器9、BMS電池管理系統12、螺旋槳驅動控制器13和14相連；所述超級電容和動力鋰電池的耦合器用于實現超級電容組和動力鋰電池組提供能量，當船舶有動力需求需要提供瞬間能量時，由所述超級電容組提供瞬間輸出大功率的能量，當船舶有制動需求時，超級電容組將動能轉換成電能儲存，超級電容組和動力鋰電池組之間的能量不斷交互；所述超級電容組配有超級電容自動平衡系統，所述動力鋰電池組配有所述BMS電池管理系統。其中，所述主控制器包括DSP處理器2、FPGA處理器3和觸摸屏系統1，所述DSP處理器2采用雙板系統用于完成數據處理和命令傳遞，所述DSP處理器2分別與FPGA處理器3、觸摸屏系統1、時鐘芯片和存儲器4相連；所述FPGA處理器3用于完成邏輯運行的調度和控制。觸摸屏系統I用于作為人機交互界面的重要信息交互裝置被安置在船舶的控制室的操縱臺上，在顯示屏上顯示所有動態的船舶運行信息，其中有船行速度、電動機運轉速度、電機功率、儲能系統能量流等等，系統還提供了一些參數的設置窗口，用于完成人機交互的需求。DSP處理器2采用了雙板系統，雙板的系統配置相同，互為主輔控制器，用以完成數據的高速處理和命令的快速傳遞。DSP處理器2的運行過程必須采用FPGA處理器3完成所有邏輯運行的調度和控制，由其完成總線的配置功能，與DSP處理器2協調控制所有的外圍控制芯片。在本系統中，為處理來自衛星通道的實時信息，時鐘芯片充當了控制器內部所有模組布局的協調與統一過程，DSP處理器2給予的中間參數的存儲由板上大容量存儲器完成。所述主控制器的內部數據總線通道5通過控制系統內部的數據輸入輸出模塊7與船速控制手操器8、主邏輯控制器9和螺旋槳驅動控制器13和14相連，通過數據通訊模塊6與BMS電池管理系統12相連。其中，內部數據總線通道5是由DSP處理器2、FPGA處理器3以及通訊芯片組合完成，其中，既有并行通訊總線，同時又有串行通訊鏈路，其完成與二級模塊之間的過程通訊功能。在數據通訊模塊中，實現了并行通訊和標準串行通訊的組合，在本系統中，主要由CAN通訊和RS232構成。數據輸入輸出模塊主要用于與外部功能模組的控制連接。所述主控制器還通過內部數據總線通道5與輔助控制信息傳輸器10相連。所述主控制器還通過內部數據總線通道5與船舶運動參數監測器11相連。所述主控制器還通過內部數據總線通道5與GPRS/GPS通信模塊15相連。本專利技術中的船速手控器8是適用于純電動船驅動的速度給定的，并為單驅動和雙驅動所兼容的手動操縱控制器。該手控器采用了傳統的燃油船完全相同的外部結構，從操縱角度沒有任何的異樣感覺，因此，習慣于燃油操縱感覺的操作員無需對其進行培訓，即能進行純電動船的操縱。其對船載控制器的接口要求為(雙手柄控制器):6路數字量輸入，2路模擬量輸入。單手柄為:3路數字量輸入，I路模擬量輸入。本專利技術中的主邏輯控制器9，主要依照船體運動控制的各個部份進行邏輯操控，它們分別為:獨立的充電控制，主要核心部份控制啟動和驅動器的開啟控制。本專利技術在船舶運行的過程中，還有相對獨立的輔助控制信息傳輸器10 (即輔助驅動控制部份)，比如燃油發電部份的獨立控制，船載電網的控制過程等，這些，本控制器都開通了接口，并進行數據采集和傳輸。本專利技術中的船舶運動參數監測器11，在本控制器的內置單元中，還專門設計了，針對各個運動參數進行采集和分析的存儲和處理單元，臂如，螺旋槳的轉速、船體速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超級電容和動力鋰電池組合的電動船動力總成系統，包括主控制器、船速控制手操器、主邏輯控制器、BMS電池管理系統、螺旋槳驅動控制器以及超級電容和動力鋰電池的耦合器，其特征在于，所述主控制器通過內部數據總線通道分別與船速控制手操器、主邏輯控制器、BMS電池管理系統、螺旋槳驅動控制器相連；所述超級電容和動力鋰電池的耦合器用于實現超級電容組和動力鋰電池組提供能量，當船舶有動力需求需要提供瞬間能量時，由所述超級電容組提供瞬間輸出大功率的能量，當船舶有制動需求時，超級電容組將動能轉換成電能儲存，超級電容組和動力鋰電池組之間的能量不斷交互；所述超級電容組配有超級電容自動平衡系統，所述動力鋰電池組配有所述BMS電池管理系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸政德，帥鴻元，
申請(專利權)人：上海瑞華集團有限公司，
類型：發明
國別省市：